Бактерии ще решават проблема с емисиите в циментовата индустрия

В селски район на Дания в огромен склад се съхраняват огромни вани с бактерии - продукт, който трансатлантическо корпоративно партньорство се надява да бъде решение на огромния проблем с емисиите на циментовата индустрия. Датският гигант в производството на бетон IBF и американският стартъп Biomason се стремят да покажат, че нов вид циментова смес, базирана на естествени явления, може да избегне огромните енергийни нужди и високите емисии на въглероден диоксид, които са характерни за производството на цимент от векове.

За да постигне своите здрави и кохезионни свойства, традиционният бетон отдавна разчита на вид цимент, наречен "портоланд", който използва варовик като основа. Когато варовикът се нагрява, се отделя въглероден диоксид като страничен продукт. Специфични видове бактерии, в подходяща среда, могат да имитират ключовите свойства на портланд-цимента, но с обърнат въглероден цикъл. Бактериите всмукват въглероден диоксид, след което го превръщат в калциев карбонат.

Складът, управляван от новосъздадените компании Biomason и IBF в Икаст, Дания. Снимка: Имке Лас/Bloomberg

Този вид химическа трансформация е това, което позволява на кораловите рифове да растат и да се втвърдяват под водата. Екипи от биолози, техници и инженери, които си сътрудничат в Икаст, Дания, и Северна Каролина, планират да възпроизведат този процес - с няколко промени. По същество това е 3D принтиране на биологична основа. Тази пролет двете компании възнамеряват да започнат да произвеждат промишлени количества полирани бетонни плочки, които ще задържат въглерода за целия срок на експлоатация на продукта.

Плочките се произвеждат на малки партиди, но преди да бъдат изпратени на очакваните клиенти в Дания, Нидерландия и Обединеното кралство, екипи от специалисти трябва да прекарат следващите седмици в изглаждане на всички останали производствени проблеми. За разлика от тестването на софтуера, самата физическа работа прави този стремеж към последователно производство "ужасно труден", според главния оперативен директор на Biomason Берт Бругеман. "Това не е влизане във файл и промяна на кода. Това е като: "Трябва да променя една машина. Трябва да променя биологията", казва Бруггеман, електроинженер, който преди това е помагал в надзора на производството на Model 3 в Tesla. "Трябва да промените реални неща, което отнема време." 

Основателят и главен изпълнителен директор на Biomason Джинджър Криг Дозиер знае това твърде добре. "Ако се стараеш достатъчно, ще го разбереш", се превръща в мантра по време на месеците, прекарани в разработване на първия успешен прототип. Първоначалните експерименти се провеждат в свободната ѝ спалня, докато тя изнася лекции в архитектурен колеж в Обединените арабски емирства. "Мисля, че това беше просто упоритост", казва тя за ранното си решение да стартира бизнеса. "Също така и фактът, че светът се нуждае от това."

Джинджър Криг Дозиер. Снимка: Имке Лас/Bloomberg

Циментът е помогнал за развитието на индустриализацията и без него, както обича да казва Дозиер, човечеството щеше да живее в градски пейзажи от 18-ти век. Но иновациите оттогава насам не са били достатъчно бързи, настоява тя, а целта на Biomason е да намали една четвърт от емисиите на въглероден диоксид от световното производство на цимент до 2030 г. Като се има предвид, че бетонът съставлява огромна част от всички материали, използвани в световен мащаб, строителният бранш в по-широк смисъл започна да осъзнава, че дори малки промени могат да имат значително въздействие върху общите емисии.

Днес в Дания за всеки тон произведен цимент се създават приблизително 800 килограма еквивалент на въглероден диоксид, което до голяма степен се дължи на интензивната топлина, свързана с неговото създаване. За да се намалят тези емисии, е необходимо или повече възобновяема енергия - в страна, в която половината от цялото електричество вече се произвежда от вятър или слънце - или да се променят изходните материали. Biomason се фокусира върху последното. Дозиер казва, че решението на IBF да инвестира толкова много в партньорството с нейната фирма е помогнало да се улеснят разговорите с други потенциални сътрудници по света през последните месеци.

Потенциалният пазар за продукта е значителен, особено в страна като Дания, където променящата се регулаторна среда насърчава иновациите в строителната индустрия. През януари правителствените правила започнаха да налагат, че големите нови сгради, които се надяват на одобрение за разрешително, трябва да отговарят на ниски годишни прагове за въглеродни емисии - включително по време на етапа на строителство - и тези нови ограничения, които ще продължат да се намаляват редовно през следващите няколко години.

Щедра снежна покривка покрива покрива със слънчеви панели и пътеката, когато най-добрият местен техник на Biomason Оле Динесен пристига в една от неотдавнашните сутрини. Преди да влезе в огромния зелен склад, пълен със строителни работници, шофьори на мотокари и оператори на машини, той се провира покрай натоварените с бетон палети, различни видове зидария и купчина блестящи метални тръби. Техници на работа. Снимка: Имке Лас/Bloomberg

Висок, с къса руса подстрижка и сериозно поведение, Динесен минава покрай лист хартия, залепен на два големи варела близо до входа, на който е отбелязано "производство на тор" за бактерии. Друг надпис гласи "хранене на буболечките", а в този резервоар километър тръби автоматично ще дозират редовни дози култивиращ материал, който помага на бактериите да растат. Обемистите контейнери са като гигантски блюда на Петри, които ще бъдат безкрайно зареждани с култивиращ материал, доставян през огромни дюзи в стил "Whip-it".

Дървесните стърготини и рециклираната дъждовна вода от покрива ще спомогнат за създаването на топла и влажна среда, която е необходима за отглеждането на подходящите бактерии. Те от своя страна са в основата на циментоподобна смес, която ще свързва другите съставки на бетона - пясък и малки камъни, доставяни с камион в единия край на производствената линия на сградата.

Машина за смесване на цветове и бункер за инертни материали. Снимка: Имке Лас/Bloomberg

При пристигането си камъните и пясъкът, известни в индустрията като "агрегат", ще се нагряват в бронзовосиви силози, които могат да поберат 27 тона материал. В центъра на помещението се намира огромен смесител, където агрегатът ще се комбинира с биологично произведен цимент. Това е подобен процес на смесване, който може да се открие в няколко съществуващи склада в огромния кампус на IBF, но тук ще се избегне добавянето на типичния портландски цимент.

Смесителят може да изхвърля повече от 725 килограма комбиниран бетон на всеки цикъл, като изхвърля сместа в постоянен поток от конвейерна лента върху плочата долу, където тежки сини и оранжеви машини ще изравняват и оформят всяка плочка. Компанията изчислява, че за всеки производствен цикъл ще са необходими около 783 трилиона бактерии. След като изсъхнат, плочките трябва да се дезинфекцират, за да се унищожат всички бактерии, които са оцелели. Голяма, жълто-канарена машина използва приблизително 5 литра вода всяка секунда, за да полира плочките, преди да бъдат опаковани. Това е последният етап от тридневния процес.

Производството на това ново творение изисква сравнително малко промени в апаратурата, използвана за производството на традиционния цимент, но бетонът, който в крайна сметка се произвежда, ще отделя много по-малко молекули въглероден диоксид. По-дългосрочната бизнес стратегия, добавя Бругеман под звуците на пробиване и тракане, е Biomason да повтори тази технология в подобни заводи за производство на бетон на други места, печелейки такси за трансфер на технологии и лицензионни такси, изчислени на базата на обема.

Biomason е получила подкрепа от няколко инвеститори в рисков капитал, включително 65 млн. долара през миналата година, като участие са взели компанията майка на датския здравен гигант Novo Nordisk, базираната в Сан Франциско Celesta Capital, 2150 и Hartree Partners. Сред първите им клиенти е гигантът H&M, а Динесен казва, че фирмата също така дава приоритет на партньорства с местни архитекти, които могат да предлагат бетонните им продукти на клиенти, желаещи да създават сгради или проекти с по-малък въглероден отпечатък.

Според Тим Бройд, професор в Училището за устойчиво строителство "Бартлет" към Лондонския университетски колеж, обаче е от ключово значение дали тези нови материали могат да бъдат застраховани. Той казва, че мисленето на индустрията е известно с консервативността си и "някой трябва да гарантира цената на риска". Продуктът, който Biomason разработва в момента, ще бъде полезен за бетон, който се поставя под краката - като алеи или настилки, според Бройд - но няма да работи добре за високи сгради, тъй като бетонът, за чието производство помага, няма достатъчно добри характеристики на якост.

Техник измерва току-що пресовани тухли. Снимка: Имке Лас/Bloomberg

Бругеман от Biomason признава, че както при всеки нов вид строителен материал, остават значителни технически предизвикателства, преди циментът да може да се използва като взаимозаменяем със съществуващия цимент с високо съдържание на въглерод. Той казва, че решението да се започне с атрактивен продукт за плочки, който няма структурно значение, има за цел да се избегне навлизането в конкурентен пазар, където натискът върху разходите в началото би намалил твърде силно маржовете на новосъздадената компания.

Първоначалните приходи от клиенти могат да помогнат за изграждането на финансова база, добавя Бругеман, която в крайна сметка ще помогне на Biomason да навлезе в "по-големи среди - развивайки и адаптирайки" своята циментова технология, за да се превърне в съставка на по-здрави бетонни смеси, които в крайна сметка се използват за изграждане на стени, покриви и други носещи конструкции.

Още по темата

Германия се бори за екологично производство на стоманата - ключ към цялата икономика

Изкопаемите горива намират вратичка в последното обещание на Г-7 за климата

Без евтини полети е новата реалност за пътуванията със самолет

Г-7 реши да ускори постепенното спиране на употребата на изкопаеми горива

Бизнесът е отговорен за много от екологичните проблеми, но е и шанс за решаването им

Мисия възстановяване - светът се възправя пред по-трудната част от битката за климата

„Аурубис България“ ще използва водород за производството на критичен за ЕС материал

България ще има нужда от нови мощности за електроенергия с размерите на хилядници

Стартъп от Силициевата долина разработва по-евтини батерии от литиево-йонните